平面振膜復合伺服式揚聲器系統及其控制方法
【專利摘要】本發明提供了一種平面振膜復合伺服式揚聲器系統及其控制方法，該系統中揚聲器的驅動線圈對應配套一組精密的振膜位置反饋傳感器組，每組振膜位置反饋傳感器組至少包括一中高頻傳感模塊和一低頻傳感模塊,分別對對應的驅動線圈所控制的振膜部分的振動中的中高頻和低頻的振幅進行測量，并將相應測量信號傳輸給控制單元，控制單元通過數字算法實現高速的精密伺服控制，從理論上最大限度把上述的非線性失真控制在最小的范圍內，同時還可使用全新設計的一體成型平面振膜代替現有的錐形振膜，可以達到完美的波形還原。這個是一個電子機械深度結合的換能系統，實現振膜運動幅度和輸入信號基本達到一致的換能系統。
【專利說明】
平面振膜復合伺服式揚聲器系統及其控制方法
技術領域
[0001]本發明涉及揚聲器領域，尤其是涉及一種振膜為平面型且帶位置反饋的復合伺服式高保真揚聲器系統結構及控制方法。
【背景技術】
[0002]音頻錄放，誕生了超過100年的歷史，但是卻一直沒有得到根本的改善。音頻錄放的本質是希望通過回放系統，在某個點上還原錄制的信號的一個過程。從理論上來說，音頻錄放系統的本質是還原聲音。錄放系統的兩端的換能器就極其重要，其中的麥克風是物理信號到電信號的換能器，負責把物理振動轉化為電信號，而揚聲器是電信號到物理信號的換能器，負責把電信號轉換成物理振動。
[0003]麥克風的歷史可以追溯到19世紀末，貝爾(Alexander Graham Bell)等科學家致力于尋找更好的拾取聲音的辦法，以用于改進當時的最新發明一一電話。期間他們發明了液體麥克風和碳粒麥克風，這些麥克風效果并不理想，只是勉強能夠使用。直到1876年，埃米爾貝林納發明了碳精電極麥克風，這個外形好似小鼓的裝置比液體麥克風和碳粒麥克風的設計更為實用，并且打動了貝爾，使其最后用5萬美元(相當于現在的110萬美元)從貝林納手里買下了這項專利，將碳精電極麥克風用在他的電話原型上，以提高拾音效果。
[0004]早在1877年，德國西門子公司的ErenstVerner就根據佛萊明左手定律，獲得動圈式喇機的專利。1898年，英國OliverLodge爵士進一步依照電話傳聲筒的原理發明了錐盆喇口八，與我們所熟悉的現代喇叭十分類似，Lodge爵士稱為「咆哮的電話」。不過這個發明卻無法運用，因為直到1906年LeeDeForest才發明了三極真空管，而制成可用的擴大機又是好幾年以后的事，所以錐盆喇叭要到1930年代才逐漸普及起來。
[0005]接收音頻信號的麥克風是采用平面接收，而回放音頻信號的喇叭(振膜)卻是錐盆喇叭。整個物理模型就是錯誤的。這時因為幾十年前的振膜材料都是以紙為主，而無法滿足揚聲器所需振膜剛性的苛刻要求。因此只能通過改變振膜形狀提高剛性。錐形紙盤就是這個道理，類似海爾折疊振膜高音單元也是通過改變振膜形狀，達到提高剛性的目的，而鉆石高音單元是更換更高剛性材料達到目的，這些設計都是出于剛性考慮的。
[0006]圖1是傳統揚聲器模型。如圖1所示，目前的揚聲器設計含有一個機械阻尼的振膜限幅器，連上外圈的一圈支撐邊，加上線圈磁路，形成了一個完整的揚聲器。揚聲器的設計初衷都是電壓驅動，輸入電壓通過線圈，在磁力線中流過產生安培力，從而推動振膜運動，而這個運動需要機械阻尼抵消而保證其線性行程。因此，傳統喇叭的低失真線性行程相當小，一般來說在8” 口徑的喇叭里面能做到1mm幅度的線性運動已經是物理極限了，但是由于機械阻尼部件的非線性，其反作用力無法完全抵消線性輸入電壓產生的安培力，因此無論何種方式，都會產生失真，只是大小問題，因此這個機械阻尼的材料成為喇叭聲音好壞的一個關鍵材料，國內尚沒有突破。另外影響揚聲器換能的主要問題在于振膜的分割振動(就是在高速推動一個點而其他的地方同步運動延后產生的)，因此提高振膜剛性，是各大喇叭廠最難解決的問題，就算用上了防彈材料，只能把分割振動的頻率提高，而無法避免。而目前使用地球上硬度最高的鉆石，也僅能做到2”以下小面積20kHz頻率以內沒有分割振動。圖2是一個分割振動的在激光干涉儀下的掃描圖，可以看出來，高頻振動下振膜的剛性不復存在。
[0007]為了改變傳統喇叭發聲的瓶頸，各種解決方式紛紛出來，比如多個喇叭并聯發聲，但是由于機械特性不一致，導致振膜振動的一致性無法保證，最后多個小的效果并聯的效果并沒有比一個大喇叭好。靜電喇叭也是一種新的驅動方式，不過因為其柔性振膜的剛性需要通過驅動系統來保證，因此振膜振動幅度無法做大，那么注定了低頻無法正確還原，所以盡管靜電喇叭中高音不錯，但是低頻一直是軟肋。
[0008]在此我們分析一下傳統喇叭的失真產生的途徑。傳統喇叭的設計原則和驅動方式都是振幅無反饋電壓驅動，也就是輸入電壓和振幅成線性關系。其原理是通過給磁場中的線圈加入一個驅動電壓，從而產生一定的電流，線圈中的電流產生安培力帶動振膜運動，而振膜運動的行程(振幅)由機械阻尼(類似于線性彈簧)限制，機械阻尼越大，那么在線圈上同樣的電流能推動振膜的行程越小，反之則越大。在這個系統中，除了驅動的電壓是線性之夕卜，其它非線性的因素相當的多
[0009]1.機械阻尼在不同位置彈力的非線性
[0010]2.磁場在不同位置的非線性
[0011]3.線圈的電感效應在不同頻率下電流的非線性
[0012]4.不同運動速度的線圈產生的反電動勢的非線性
[0013]5.上述所說的分割振動的問題

【發明內容】

[0014]本發明的主要目的是提供一種新型揚聲器系統。該系統取消了傳統喇叭振膜振幅通過機械阻尼限幅的設計，引進了精密反饋的驅動結構及方法，另外，摒棄了原來揚聲器系統的錐形振膜結構，采用平面式振膜，并從而解決傳統喇叭系統的各種非線性失真，通過驅動器和喇叭系統深度結合達到振幅和輸入信號的高度吻合。
[0015]為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的:
[0016]一種揚聲器系統，包括揚聲器和控制單元，所述揚聲器包括支撐架、磁體組件、振膜和驅動線圈;所述振膜包括振膜體和音圈支架；
[0017]其特征在于，
[0018]所述驅動線圈對應配套一組精密的振膜位置反饋傳感器組，每組振膜位置反饋傳感器組探測對應的驅動線圈所控制的振膜部分的振動;每組振膜位置反饋傳感器組至少包括一中高頻傳感模塊和一低頻傳感模塊，分別對對應的驅動線圈所控制的振膜部分的振動中的中高頻和低頻的振幅進行測量，并將相應測量信號傳輸給控制單元。
[0019]進一步，所述控制單元包括:音頻信號DSP模塊、失真調整模塊、低頻失真計算模塊、中高頻預失真模塊、功率放大模塊；
[0020]所述音頻信號DSP模塊，其對輸入的數字音頻信號進行處理并輸出三路信號:
[0021 ]第一路音頻信號輸入至失真調整模塊；
[0022]第二路音頻信號輸入至“低頻失真計算模塊”；
[0023]第三路音頻信號輸入至“中高頻預失真計算模塊”；
[0024]所述低頻傳感模塊輸出低頻反饋信號至“低頻失真計算模塊”，所述中高頻傳感模塊輸出中高頻反饋信號至“中高頻預失真計算模塊”；
[0025]所述低頻失真計算模塊將第二路音頻信號與低頻反饋信號進行處理后輸入信號至失真調整模塊；
[0026]所述中高頻預失真計算模塊將第三路音頻信號與中高頻反饋信號進行處理后輸入至失真調整模塊；
[0027]所述失真調整模塊將處理后的信號輸入至功率放大模塊進行功率放大后輸出至對應控制的驅動線圈，以驅動相應振膜振動發聲。
[0028]進一步，所述振膜體為扁平的板狀體，驅動線圈直接繞制在音圈支架之上;振膜的振膜體的邊緣與支撐架之間通過懸掛部件耦接，以允許振膜體沿垂直于振膜體的方向上做直線運動；
[0029]進一步，所述振膜體的投影形狀為圓形、方形、三角形、或等邊多邊形。
[0030]進一步，所述振膜體上設置有多個加強筋。
[0031]進一步，振膜的振膜體、音圈支架和加強筋為一體成型;并且所采用材料為高硬度材料(如陶瓷，輕質合金等)。
[0032]進一步，懸掛部件為環狀體，支撐架與振膜體的邊緣之間由該環狀體所耦接;或懸掛部件由多個單體共同組成，多個單體均布于支撐架與振膜體的邊緣之間，每個單體負責一點的耦接。
[0033]進一步，每個振膜配備多組驅動線圈，每組驅動線圈對應配套一組精密的振膜位置反饋傳感器組。
[0034]進一步，所述低頻傳感模塊采用精密光柵傳感器或容柵傳感器;所述中高頻傳感模塊采用電容壓力傳感器或者壓電傳感器。
[0035]進一步，所述磁體組件為環形磁鐵加T型鐵塊的標準磁體組件，或者為一個或者多個電磁鐵。
[0036]本發明還提供了一種揚聲器控制方法，具體為:
[0037]所述揚聲器系統包括揚聲器和控制單元，所述揚聲器包括支撐架、磁體組件、振膜和驅動線圈;所述振膜包括振膜體和音圈支架；
[0038]所述驅動線圈對應配套一組精密的振膜位置反饋傳感器組，每組振膜位置反饋傳感器組探測對應的驅動線圈所控制的振膜部分的振動;每組振膜位置反饋傳感器組至少包括一中高頻傳感模塊和一低頻傳感模塊，分別對對應的驅動線圈所控制的振膜部分的振動中的中高頻和低頻的振幅進行測量，并將相應測量信號傳輸給控制單元；
[0039]所述控制單元包括:音頻信號DSP模塊、失真調整模塊、低頻失真計算模塊、中高頻預失真模塊、功率放大模塊；
[0040]所述音頻信號DSP模塊對輸入的數字音頻信號進行處理，輸出三路信號:
[0041]第一路音頻信號為包含了低頻范圍和中高頻范圍的全頻信號，其輸入至失真調整豐旲塊;
[0042]第二路音頻信號僅為低頻范圍內的低頻信號，其輸入至“低頻失真計算模塊”；
[0043]第三路音頻信號僅為中高頻范圍內的中高頻信號，其輸入至“中高頻預失真計算模塊”;
[0044]第一路音頻信號輸入至失真調整模塊，經失真調整模塊處理后，輸入至功率放大模塊進行功率放大后輸出至對應控制的驅動線圈，以驅動相應振膜振動發聲；
[0045]所述低頻傳感模塊輸出低頻反饋信號至低頻失真計算模塊，所述中高頻傳感模塊輸出中高頻反饋信號至中高頻預失真計算模塊；
[0046]所述低頻失真計算模塊將第二路音頻信號即所述低頻信號與低頻反饋信號進行比較得出低頻輸入波形與低頻輸出波形兩者的差異，即低頻信號輸入輸出波形差異或稱低頻失真值，低頻失真計算模塊將低頻失真值輸入至失真調整模塊；
[0047]所述中高頻預失真計算模塊將第三路音頻信號即所述中高頻信號與中高頻反饋信號進行比較得出中高頻輸入波形與中高頻輸出波形兩者的差異，即中高頻信號輸入輸出波形差異或稱中高頻失真值，中高頻預失真計算模塊將中高頻失真值輸入至失真調整模塊；
[0048]所述失真調整模塊將低頻失真值反向疊加到全頻信號中，或者是將低頻失真值反向疊加到全頻信號中的低頻信號部分；同時，失真調整模塊將中高頻失真值反向疊加到全頻信號中，或者是將中高頻失真值反向疊加到全頻信號中的中高頻信號部分;所述失真調整模塊再將經上述調整后的信號輸入至功率放大模塊進行功率放大后輸出至對應控制的驅動線圈，以驅動相應振膜振動發聲。
[0049]進一步，對于中高頻失真值的得出方法，還可以采用另外的方式:
[0050]所述中高頻預失真計算模塊(內的數據庫預先存有根據經驗數據設定的與相應的中高頻反饋信號值或相應的所述中高頻信號對應的預設的中高頻失真值，中高頻預失真計算模塊根據由中高頻傳感模塊輸入的中高頻反饋信號或由音頻信號DSP模塊輸入的第三路音頻信號即所述中高頻信號進行查表處理，從數據庫內提取相應的預設的中高頻失真值，將提取的中高頻失真值輸入至失真調整模塊。
[0051]相對于現有技術，本發明具有以下優勢:
[0052]通過引入精密的位置傳感器件把采集到的振膜位置準確反饋給信號放大器，通過信號放大器伺服驅動的方式精確控制振幅，這樣就可以把機械部分的問題交給控制單元，通過數字算法實現高速的精密伺服控制，從理論上最大限度把上述的非線性失真控制在最小的范圍內，同時還可使用全新設計的一體成型平面振膜代替現有的錐形振膜，這樣就可以從理論上達到完美的波形還原。這個是一個電子機械深度結合的換能系統，以實現振膜運動幅度和輸入信號基本達到一致的換能系統。
【附圖說明】
[0053]構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0054]圖1為現有揚聲器的結構示意圖；
[0055]圖2為現有揚聲器的一個分割振動在激光干涉儀下的掃描圖。
[0056]圖3和圖4分別為本發明帶位置反饋的揚聲器側面剖視圖和俯視示意圖；
[0057]圖5為本發明揚聲器系統的結構及工作原理圖；
[0058]圖6為振膜采用方形的結構示意圖，也可做為示例一組驅動線圈驅動單個振膜的示意圖；
[0059]圖7是單個振膜由兩組驅動線圈驅動的結構示意圖。
[0060]部分附圖標記說明:
[0061 ] 1-懸掛部件;2-磁體組件;3-振膜;4-驅動線圈；5-加強筋;6_振膜位置反饋傳感器組;7-支撐架;8-音圈支架。
【具體實施方式】
[0062]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0063]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0064]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0065]下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0066]圖3和圖4分別為帶位置反饋的揚聲器側面剖視圖和俯視示意圖。如圖所示，本發明的揚聲器系統中的揚聲器的組成部分大部分與傳統揚聲器一致，均包括支撐架7、磁體組件2、包括振膜體3和音圈支架8的振膜和驅動線圈(或稱之為音圈)4;
[0067]但本發明的振膜體3為扁平的板狀體(或平板體)，而且，振膜體3的投影形狀不僅可以為如圖4所示的圓形，也可以為如圖6所示的方形，或者是三角形、等邊多邊形等其他形狀;為提高其強度，振膜體上還可設置多個加強筋5(根據受力強度輻射向外減薄厚度)，驅動線圈(4)直接繞制在音圈支架8之上，省略了傳統揚聲器需要把線圈粘貼到振膜這個環
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[0068]振膜的振膜體3、音圈支架8和加強筋5可以一體成型，并且所采用材料可為采用高硬度材料(如陶瓷，輕質合金等)。
[0069]振膜的振膜體3的邊緣與支撐架7之間通過懸掛部件I耦接，以允許振膜體3沿垂直于振膜體3的方向上做直線運動;在本發明揚聲器結構中，懸掛部件I只是將振膜體懸掛在支撐架7之上，并不起到限制振膜體3振動幅度的作用，即本發明的揚聲器取消了傳統喇叭的機械阻尼(damping)限幅的方式。懸掛部件I可以采用傳統的圈式懸掛，即支撐架7與振膜體3的邊緣之間由一個一體的環狀懸掛部件所耦接;也可以是多點式懸掛，即懸掛部件I由多個單體共同組成，多個單體均布于支撐架7與振膜體3的邊緣之間，每個單體負責一點的耦接，如圖4所示示例，懸掛部件I由四個單體組成，四個單體均布于支撐架7與振膜體3的邊緣之間。懸掛部件的材料可以是傳統的橡膠、泡沫或者高彈性復合材料，也可以使用金屬彈簧或者金屬彈片制成。這個懸掛系統選材完全沒有原來的機械阻尼選材的嚴格，主要目的就是保持振膜體作直線運動。同樣，音圈支架與磁體組件2之間的也可由與上述同樣的懸掛部件相耦接。
[0070]—個振膜可以配置一組驅動線圈4(如圖3和圖6所示)，也可以配備多組驅動線圈4(如圖7所示，由兩組驅動線圈4驅動，8所指為音圈支架，也就是相應的驅動線圈4所在位置)。本發明所述揚聲器因為取消了傳統的機械阻尼限幅方式，因此要實現正確的驅動，每一組驅動線圈都對應配套了一組精密的振膜位置反饋傳感器組6，每組振膜位置反饋傳感器組6探測對應的驅動線圈所控制的振膜部分的振動;每組振膜位置反饋傳感器組包括最少由2個傳感器，即中高頻傳感模塊68和低頻傳感模塊67(如圖5所示)，分別對對應的驅動線圈所控制的振膜部分的振動中的中高頻(中高音)和低頻(低音)的振幅進行測量，以滿足聲學系統中高頻振幅遠遠小于低頻振幅的實際情況(頻率每提高一倍，振幅就是原來的I/4，也就是如果同等聲壓下20Hz的振幅如果達到I米的情況下，20000Hz的振幅只有不到0.2微米)；
[0071]低頻傳感模塊67(大振幅傳感器)可以使用精密光柵傳感器，也可以采用容柵傳感器等；中高頻傳感模塊68(高頻小振幅的檢測)可以采用電容壓力傳感器或者壓電傳感器，兩種或者以上的傳感器組的測量就可以通過數字混音得出整個振膜的振幅。通過高速采樣以獲取振膜精確的位置信息，反饋給控制單元從而實現對振膜位置的控制。數字校準的方式比機械阻尼的控制精度高，因為機械阻尼對溫度、濕度、頻率有不同的響應，而且隨著時間的推移，材料會發生物理質變(aging)，從而影響其還原效果，而數字校準屬于實時閉環校準，可控程度比機械阻尼的開環方式要精確，而且可以定期校準，從而避免了機械阻尼產生的種種弊端。如圖7所示例的兩組驅動線圈的驅動模式，因為用了精確位置反饋技術，可以很精確的讓2個線圈同步運動，因此不會出現傳統多揚聲器的振動不一致的問題。
[0072]揚聲器所用的磁體組件2可采用通用的揚聲器環形磁鐵加T型鐵塊的標準磁體組件，或者是用一個或者多個電磁鐵代替永磁體的勵磁方式，當加入驅動電壓時，驅動線圈的電流在磁場中產生安培力，推動線圈骨架(8)運動，從而帶動整個振膜(3)運動，最后輻射出聲波。
[0073]圖5為揚聲器系統的工作原理圖。如圖5所示，本發明的揚聲器系統中的控制單元包括:音頻信號DSP模塊13、失真調整模塊14、低頻失真計算模塊17、中高頻預失真模塊18、功率放大模塊15、ADC模擬數字轉換模塊11和信號切換器12.
[0074]如圖5所示，如果接入的音頻輸入信號是模擬信號(即模擬音頻輸入信號)，則通過圖中ADC模擬數字轉換模塊11進行模/數轉換，生成純數字信號，輸入到信號切換器12;如果音頻輸入信號是純數字信號(即數字音頻輸入信號)，則信號直接進入信號切換器12，數字音頻輸入信號經過信號切換器12選通后進入“音頻信號DSP模塊13”；
[0075]音頻信號DSP模塊13對數字音頻信號進行處理(變換生成PWM/PDM波形)，輸出三路信號:
[0076]第一路音頻信號為包含了低頻范圍和中高頻范圍的全頻信號，其輸入至失真調整豐旲塊14;
[0077]第二路音頻信號僅為低頻范圍內的低頻信號，其輸入至“低頻失真計算模塊”17 ;
[0078]第三路音頻信號僅為中高頻范圍內的中高頻信號，其輸入至“中高頻預失真計算模塊”18;
[0079]因本文涉及領域為揚聲器領域，故本文中的低頻和中高頻亦為揚聲器領域中通常所指的頻率范圍，對低頻和中高頻的劃分標準也適用于揚聲器領域中的低頻和中高頻的常見的劃分標準。當然，較佳的范圍也可為:低頻或低頻范圍是指大于等于20赫茲、小于等于150赫茲的范圍，相應的低頻彳目號即大于等于20赫茲、小于等于150赫茲的首頻彳目號；中尚頻或中尚頻范圍是指大于等于150赫茲、小于等于20000赫茲的范圍，相應的中尚頻?目號即大于等于150赫茲、小于等于20000赫茲的音頻信號；
[0080]上述的第一路音頻信號(全頻信號)輸入至失真調整模塊14，經失真調整模塊14處理后，輸入至功率放大模塊15進行功率放大后輸出至對應控制的驅動線圈4，以驅動相應振膜振動發聲；
[0081 ]如圖5中所示，每個驅動線圈4對應一組振膜位置反饋傳感器組，每組振膜位置反饋傳感器組包括一感應振膜振動的低頻信號的低頻傳感模塊67、及一感應振膜振動的中高頻信號的中高頻傳感模塊68，低頻傳感模塊67輸出低頻反饋信號至“低頻失真計算模塊”17，中高頻傳感模塊68輸出中高頻反饋信號至“中高頻預失真計算模塊” 18；
[0082]所述低頻失真計算模塊17將(由音頻信號DSP模塊13輸入來的)第二路音頻信號即所述低頻信號(代表著低頻輸入波形)與(由低頻傳感模塊67輸入來的)低頻反饋信號(代表著低頻輸出波形)進行比較得出低頻輸入波形與低頻輸出波形兩者的差異，即低頻信號輸入輸出波形差異或稱低頻失真值，低頻失真計算模塊17將低頻失真值輸入至失真調整模塊14;
[0083]所述中高頻預失真計算模塊18將(由音頻信號DSP模塊13輸入的)第三路音頻信號即所述中高頻信號(代表著中高頻輸入波形)與(由中高頻傳感模塊68輸入的)中高頻反饋信號(代表著中高頻輸出波形)進行比較得出中高頻輸入波形與中高頻輸出波形兩者的差異，即中高頻信號輸入輸出波形差異或稱中高頻失真值，中高頻預失真計算模塊18將中高頻失真值輸入至失真調整模塊14;
[0084]所述失真調整模塊14則將(由低頻失真計算模塊17輸入的)低頻失真值反向疊加至IJ(由音頻信號DSP模塊13輸入的)全頻信號中，或者是將低頻失真值反向疊加到全頻信號中的低頻信號部分；同時，失真調整模塊14將(由中高頻預失真計算模塊18輸入的)中高頻失真值反向疊加到(由音頻信號DSP模塊13輸入的)全頻信號中，或者是將中高頻失真值反向疊加到(由音頻信號DSP模塊13輸入的)全頻信號中的中高頻信號部分；即實現將輸入波形與輸出波形的差異反向疊加到輸入波形上，從而最大限度的抑制失真，這是一個數字負反饋的過程。所述失真調整模塊14再將經上述調整后的信號(波形)輸入至功率放大模塊15進行功率放大后輸出至對應控制的驅動線圈4，以驅動相應振膜振動發聲。
[0085]以上為本發明的原理，即通過傳感器分別獲取振膜位置的低頻反饋信號和中高頻反饋信號，將低頻反饋信號與音頻輸入信號中的低頻信號進行比較得出低頻失真值，將中高頻反饋信號與音頻輸入信號中的中高頻信號進行比較得出中高頻失真值，再將低頻失真值和中高頻失真值同時反向疊加至音頻輸入信號上，從而最大限度的抑制振膜振動幅度的失真，即抑制了揚聲器重現聲音的失真，是一種利用數字化處理的負反饋過程。
[0086]對于中高頻失真值的得出方法，還可以采用另外的方案:
[0087]由于高頻信號可能不便實時負反饋或成本較高，因此，可以根據經驗數據把可能的中高頻失真值反向疊加到輸入信號，具體為:
[0088]所述中高頻預失真計算模塊18內的數據庫預先存有根據經驗數據設定的與相應的中高頻反饋信號值或相應的所述中高頻信號對應的預設的中高頻失真值，中高頻預失真計算模塊18根據(由中高頻傳感模塊68輸入的)中高頻反饋信號或(由音頻信號DSP模塊13輸入的)第三路音頻信號即所述中高頻信號進行查表處理，從數據庫內提取相應的預設的中高頻失真值，將提取的中高頻失真值輸入至失真調整模塊14，接下來失真調整模塊14的處理方法則與上述相同，不再贅述。
[0089]另外，不僅揚聲器的振膜體的單體形狀可以是多樣的，揚聲器還可以由多個振膜體組成以及驅動點可以根據剛性需求進行調整，小喇叭可以用傳統的一個線圈的方式進行驅動，如果異型振膜如下圖的長方形振膜，可以采取圖7的兩種方式，圖7中(8)為驅動線圈位置，(5)為加強筋。
[0090]再者，本發明的控制單元及相對應的振膜位置反饋傳感器組也可以應用于采用傳統揚聲器結構的揚聲器之上，比如應用于現有的錐盆式揚聲器上，振膜雖然是錐盆式的，但應用本發明的振膜位置反饋傳感器組與控制單元的組合，也能起到一定的音質提升作用。具體不再贅述。
[0091]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種揚聲器系統，揚聲器系統，包括揚聲器和控制單元，所述揚聲器包括支撐架(7)、磁體組件(2)、振膜和驅動線圈(4);所述振膜包括振膜體(3)和音圈支架(8); 其特征在于， 所述驅動線圈對應配套一組振膜位置反饋傳感器組(6)，每組振膜位置反饋傳感器組(6)探測對應的驅動線圈所控制的振膜部分的振動;每組振膜位置反饋傳感器組至少包括一中高頻傳感模塊(68)和一低頻傳感模塊(67)，分別對對應的驅動線圈所控制的振膜部分的振動中的中高頻和低頻的振幅進行測量，并將相應測量信號傳輸給控制單元。2.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特征在于: 所述控制單元包括:音頻信號DSP模塊(13)、失真調整模塊(14)、低頻失真計算模塊(17)、中高頻預失真模塊(18)、功率放大模塊(15); 所述音頻信號DSP模塊(13)對輸入的數字音頻信號進行處理并輸出三路信號: 第一路音頻信號輸入至失真調整模塊(14); 第二路音頻信號輸入至“低頻失真計算模塊”(17); 第三路音頻信號輸入至“中高頻預失真計算模塊”(18); 所述低頻傳感模塊(67)輸出信號至低頻失真計算模塊(17)，所述中高頻傳感模塊(68)輸出信號至中高頻預失真計算模塊(18); 所述低頻失真計算模塊(17)輸出信號至失真調整模塊(14); 所述中高頻預失真計算模塊(18)輸出信號至失真調整模塊(14); 所述失真調整模塊(14)輸出信號至功率放大模塊(15)，所述功率放大模塊(15)輸出信號至對應控制的驅動線圈(4)。3.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特征在于:所述振膜體(3)為扁平的板狀體，驅動線圈(4)直接繞制在音圈支架(8)之上;振膜的振膜體(3)的邊緣與支撐架(7)之間通過懸掛部件(I)耦接，以允許振膜體(3)沿垂直于振膜體(3)的方向上做直線運動。4.根據權利要求3所述的揚聲器系統，其特征在于:所述振膜體(3)的投影形狀為圓形、方形、三角形、或等邊多邊形。5.根據權利要求3所述的揚聲器系統，其特征在于:所述振膜體上設置有多個加強筋(5)。6.根據權利要求5所述的揚聲器系統，其特征在于:振膜的振膜體(3)、音圈支架(8)和加強筋(5)為一體成型;并且所采用材料為高硬度材料。7.根據權利要求3所述的揚聲器系統，其特征在于:所述懸掛部件(I)為環狀體，支撐架(7)與振膜體(3)的邊緣之間由該環狀體所耦接； 或 所述懸掛部件(I)由多個單體共同組成，多個單體均布于支撐架(7)與振膜體(3)的邊緣之間，每個單體負責一點的耦接。8.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特征在于:每個振膜配備多組驅動線圈4，每組驅動線圈對應配套一組精密的振膜位置反饋傳感器組(6)。9.一種揚聲器系統控制方法，其特征在于: 所述揚聲器系統包括揚聲器和控制單元，所述揚聲器包括支撐架(7)、磁體組件(2)、振膜和驅動線圈(4);所述振膜包括振膜體(3)和音圈支架(8); 所述驅動線圈對應配套一組振膜位置反饋傳感器組(6)，每組振膜位置反饋傳感器組(6)探測對應的驅動線圈所控制的振膜部分的振動;每組振膜位置反饋傳感器組至少包括一中高頻傳感模塊(68)和一低頻傳感模塊(67)，分別對對應的驅動線圈所控制的振膜部分的振動中的中高頻和低頻的振幅進行測量，并將相應測量信號傳輸給控制單元； 所述控制單元包括:音頻信號DSP模塊(13)、失真調整模塊(14)、低頻失真計算模塊(17)、中高頻預失真模塊(18)、功率放大模塊(15); 所述音頻信號DSP模塊(13)對輸入的數字音頻信號進行處理，輸出三路信號: 第一路音頻信號為包含了低頻范圍和中高頻范圍的全頻信號，其輸入至失真調整模塊(14)； 第二路音頻信號僅為低頻范圍內的低頻信號，其輸入至“低頻失真計算模塊” (17)； 第三路音頻信號僅為中高頻范圍內的中高頻信號，其輸入至“中高頻預失真計算模塊”(18)； 第一路音頻信號輸入至失真調整模塊(14)，經失真調整模塊(14)處理后，輸入至功率放大模塊(15)進行功率放大后輸出至對應控制的驅動線圈(4)，以驅動相應振膜振動發聲； 所述低頻傳感模塊(67)輸出低頻反饋信號至低頻失真計算模塊(17)，所述中高頻傳感模塊(68)輸出中高頻反饋信號至中高頻預失真計算模塊(18); 所述低頻失真計算模塊(17)將第二路音頻信號即所述低頻信號與低頻反饋信號進行比較得出低頻輸入波形與低頻輸出波形兩者的差異，即低頻信號輸入輸出波形差異或稱低頻失真值，低頻失真計算模塊(17)將低頻失真值輸入至失真調整模塊(14); 所述中高頻預失真計算模塊(18)將第三路音頻信號即所述中高頻信號與中高頻反饋信號進行比較得出中高頻輸入波形與中高頻輸出波形兩者的差異，即中高頻信號輸入輸出波形差異或稱中高頻失真值，中高頻預失真計算模塊(18)將中高頻失真值輸入至失真調整豐旲塊(14); 所述失真調整模塊(14)將低頻失真值反向疊加到全頻信號中，或者是將低頻失真值反向疊加到全頻信號中的低頻信號部分；同時，失真調整模塊(14)將中高頻失真值反向疊加到全頻信號中，或者是將中高頻失真值反向疊加到全頻信號中的中高頻信號部分;所述失真調整模塊(14)再將經上述調整后的信號輸入至功率放大模塊(15)進行功率放大后輸出至對應控制的驅動線圈(4)，以驅動相應振膜振動發聲。10.根據權利要求9所述的揚聲器系統控制方法，其特征在于: 所述的“中高頻預失真計算模塊(18)將第三路音頻信號即所述中高頻信號與中高頻反饋信號進行比較得出中高頻輸入波形與中高頻輸出波形兩者的差異，即中高頻信號輸入輸出波形差異或稱中高頻失真值，中高頻預失真計算模塊(18)將中高頻失真值輸入至失真調整模塊(14)”替換為如下方式: 所述中高頻預失真計算模塊(18)內的數據庫預先存有根據經驗數據設定的與相應的中高頻反饋信號值或相應的所述中高頻信號對應的預設的中高頻失真值，中高頻預失真計算模塊(18)根據由中高頻傳感模塊(68)輸入的中高頻反饋信號或由音頻信號DSP模塊(13)輸入的第三路音頻信號即所述中高頻信號進行查表處理，從數據庫內提取相應的預設的中高頻失真值，將提取的中高頻失真值輸入至失真調整模塊(14)。
【文檔編號】H04R9/06GK105959884SQ201610349000
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月24日
【發明人】陳菁, 潘昶
【申請人】陳菁, 潘昶